玻尔原子模型分解.pptx

玻尔原子模型 Bohr’s Atomic Model 原子结构 原子具有内部结构 X射线和电子的发现 电子是如何分布的？ 正电荷如何分布以保证原子的电中性？ 汤姆孙模型 “葡萄干布丁模型” (“plum pudding” model) 正电荷均匀分布在原子大小的球体内 电子镶嵌其中 原子的电磁辐射源于电子的振动 无法解释氢原子光谱 卢瑟福实验 Geiger, Marsden Rutherford (1909) 5-8MeV的?粒子从一薄金箔散射 实验观测 意想不到多的? 粒子(1/8000)有大于90o的反向散射(backward scattering) Rutherford: “It was quite the most incredible event that ever happened to me in my life. It was as incredible as if you fired a 15-inch shell at a piece of tissue paper and it came back and hit you.” 卢瑟福实验 卢瑟福模型 行星模型 “Planetary” model (1910) 原子包含了一个质量很大的且带正电的中心核 大角度散射偏转角源于与原子核的一次碰撞 卢瑟福模型vs.汤姆孙模型 ?汤姆孙和卢瑟福模型下，? 粒子散射有何不同? 卢瑟福1908年获化学诺贝尔奖for his “investigations in regard to the decay of elements and … the chemistry of radioactive substances.” 卢瑟福 (1871-1937) 卢瑟福的行星模型 ~ 理解原子结构的重要一步 ?行星模型的困难？ 行星模型的失败 能量： 速度： 角动量： 牛顿定律： 任何轨道（任何能量）都是允许的！ 致命的缺陷？ 圆运动 ? 加速度 ? 辐射能量 ? 电子损失能量并最终“掉到”原子核中 ?原子为何是稳定的？ 整个过程只需 10-10 秒! 行星模型的失败 原子光谱 稀薄气体发射光谱 线状谱! 材料特征： 鉴别气体的“指纹(fingerprint)” 氢光谱 Series limit 巴尔末线系(Balmer series): Balmer, 1885 线状谱线: 14条线 Balmer’s formula Series limit at 4/R=364.6nm 氢光谱 Lyman series (in UV region) Paschen series (in IR region) 氢光谱 一般经验公式 Rydberg and Ritz, 1890 氢光谱 玻尔模型：假设 Bohr, 1913 原子中存在“定态(Stationary states)” ， 即能量确定的状态。处于定态在轨道上运动的电子不辐射能量 当电子状态发生变化时，发射或吸收 辐射伴随着不同定态间的“量子跃迁” 而发生。 角动量的量子化：体系处于定态时的角动量是h/2p的整数倍 玻尔模型：假设 Bohr model 半径： 玻尔半径： 速度： 能量： 能量是量子化的！ 精细结构常数 Bohr model Bohr model 定态与辐射 处于定态时无电磁辐射 定态间发生跃迁时辐射 Bohr model 巴尔莫线系 能级图 Energy level diagram 电离能Ionization energy=13.6eV 基态Ground state 激发态Excited states 对应原理(Correspondence Principle) n+1态到 n态的辐射能 经典和量子理论在大轨道时相符？ Bohr, 1913 量子理论与经典物理的联系？ 电子轨道运动的频率 解释了原子的线状谱 保证了原子的稳定性 精确预言了氢原子的能级和电离能 玻尔模型的成功 Niels Bohr (1885-1962) Nobel Prize for Physics in 1922 (with Albert Einstein) “for his services to the investigation of the structure of atoms and of the radiation emanating from them” Bohr’s Institute for Theoretical Physics in Copenhagen Bohr (left) with Heisenberg (middle) and Pauli (right) 玻尔理论